Образовательная информатика и развитие интеллекта

В настоящее время вряд ли кто-то рискнет публично усомниться в том, что информатика как общеобразовательный предмет оказывает значительное влияние на развитие мыслительных способностей учащихся и что в наибольшей степени такому развитию способствует обучение разработке алгоритмов и программ. Действительно, с одной стороны, развитие мышления школьников заявлено как вторая из трех основных целей изучения информатики в школе*. С другой стороны, на уровне деклараций роль алгоритмизации и программирования в школьном курсе информатики видится именно в формировании алгоритмического, или структурного, стиля мышления, для которого характерна способность к планированию деятельности, к ее структурированию, т.е. выделению отдельных самостоятельных блоков, к прогнозированию возможных результатов деятельности и т.д. Однако происходит это именно на уровне деклараций, поскольку в практическом преподавании информатики преобладает пользовательский подход. Это проявляется в следующем.
1. Основное время и силы ученика направлены на изучение информационных технологий, а точнее, прикладных программных средств, их реализующих (в подавляющем большинстве, Microsoft Office). Обучение разработке алгоритмов и программ отодвигается на задний план как по времени, на него отводимому, так и по содержанию. Учеников знакомят с базовыми алгоритмическими конструкциями, упоминают о подпрограммах (работа с которыми является краеугольным камнем структурного программирования, а значит, и структурного мышления) и практически не рассматривают структуры данных, даже столь важную для понимания основ информатики, как массив. Хотя работа именно со структурами данных способствует формированию таких мыслительных процессов, как анализ, синтез, абстрагирование.
2. В работе с информационными технологиями преобладает вовсе не обучение решению с их помощью тех или иных задач (т.е. структурированию данных и действий). Акцент делается на освоение интерфейса, работу со средой того или иного программного средства. Это ярко иллюстрирует вопрос одного из тестов, призванных административно проверить уровень усвоения основ информатики – «Что отображается в строке состояния табличного процессора Excel?» Такой утилитарный подход отнюдь не способствует активизации мышления, а ориентирует на запоминание конкретных фактов, которые, по большому счету, можно найти в любом справочнике.
3. В изучении раздела «Устройство ЭВМ» немалое число учебных пособий нацеливает учителя и учеников не на исследование идей и принципов работы основных функциональных блоков компьютера, а на их конструктивное воплощение. Вопрос «Как и почему оно работает?» подменяется вопросом «Из чего оно сделано?». Но «сделано» оно на разных этапах из разного. И если утверждать, что главной частью компьютера является системный блок, то надо забыть времена, когда системного блока не было а компьютеры были, и постараться не думать о будущем, когда, системного блока, возможно, не будет, а компьютеры, опять-таки, будут. То есть вновь конкретное знание преобладает над формированием способности к абстракции, к выявлению общих закономерностей.
4. Изучение фундаментальных вопросов информатики (информация, ее представление и измерение, системы счисления, информационные процессы, информация и управление и др.) ведется в теоретическом ключе по принципу «выслушал учителя – выучил параграф – ответил (или не ответил)». На это настраивает учебник. К этому привыкли учителя и ученики. Так устроена традиционная школа. Хотя в свое время предполагалось, что уроки информатики, их проведение с использованием компьютера могут изменить традиционные подходы к преподаванию, приблизят обучение к реальному познанию, когда «новый материал» не «излагается» а исследуется учеником в ходе компьютерного эксперимента, результаты которого обобщаются в совместном обсуждении с учителем.
Однако мощный образовательный потенциал информатики весьма в малой степени реализуется в практическом преподавании информатики, особенно в части развития интеллекта ученика. И учителей можно понять. С одной стороны, их к этому ведут органы, управляющие образованием, как на уровне страны, когда на всю (!!) школьную информатику федеральный компонент учебного плана отводит 68 часов в старших классах – время, за которое можно выучить слова Windows, Word и Excel (не всегда понимая разницу), научиться худо-бедно набирать текст и отличать системный блок от всего остального, так и на уровне города, когда чиновники бдительно следят, чтобы учитель не переборщил с программированием в ущерб Word-у и Excel-у. С другой стороны, родители (да и дети) желают, чтобы в школе учили «чему-нибудь практическому». Когда ребенок набрал текст особым шрифтом и украсил его картинкой – это понятно, умеет чадо «на компьютере», глядишь, и на престижную работу устроится. А то, что ребенок чуть-чуть иначе думает, быстрее ориентируется, дальше видит – этого не заметно, ничем не измеришь, не потрогаешь и друзьям не покажешь.
Из сказанного следует, что связи между информатикой (и в особенности, программированием), образовательной деятельностью и развитием интеллекта необходимо хотя бы обсуждать, ибо сказано «толците – и отверзется».
Образование, как среднее, так и высшее, можно рассматривать как подготовку к умственной, интеллектуальной деятельности. А это работа с информацией. в то же время сам предмет науки информатики – закономерности протекания информационных процессов в системах различной природы, их реализация посредством компьютера как инструмента автоматизации интеллектуальной работы.
Человек пытался в работе компьютера в той или иной степени моделировать работу своего мозга, пытался понять, как мозг работает с информацией, чтобы создать аппарат, автоматизирующий эту работу. Но возможно и обратное – моделирование информационных процессов на компьютере позволяет лучше понять, как работает наш собственный мозг. Стремление к созданию искусственного интеллекта позволяет исследовать феномен интеллекта «естественного». Недаром Computer Science дала мощный толчок развитию когнитивной психологии – психологии познания, психологии интеллекта.
Возникает вопрос: если человек занимается (в школе или вузе) проблемами работы с информацией – исследует способы поиска информации, ее представления, хранения и передачи, наконец, обработки и использования – становится ли он от этого умнее? Эффективнее ли работает наш мозг оттого, что мы знаем и применяем на практике методы эффективной работы с информацией?
Обратимся к модели процесса познания, который можно схематично представить как цепочку:
наблюдение
размышление
исследование
вывод

Исследование здесь – не что иное, как проведение опыта и наблюдение за его результатами. Причем, опыт проводится многократно, и по результатам данного опыта принимается решение о том, каким должен быть следующий опыт. То есть в схеме появляется обратная связь
наблюдение
размышление
опыт
вывод



Если суметь реализовать такую схему и в процессе обучения, это непременно должно повлиять на формирование способности к мыслительной деятельности.
Рассмотрим пример. Некий школьник, углубленно изучающий английский язык и литературу, влюбился. В этом возвышенном состоянии он столкнулся с сонетами Шекспира, которые были созвучны душе и произвели сильное впечатление. Накануне наш школьник изучал английскую литературу дошекспировского периода и вдруг заметил некую существенную разницу (возможно, волнение сердца сделало его внимательнее). Возникло ощущение, что в стихах Шекспира использовано больше слов. Любознательный школьник решил проверить, так ли это. Исследование состояло в подсчете слов, используемых Шекспиром и его современниками.
Посмотрим, изменится ли интеллектуальный багаж школьника, если он захочет автоматизировать свою работу и попытается создать программу подсчета слов в текстах различных авторов. Очевидно, для этой цели ему потребуется мощное знание о структуре текста, его грамматике, синтаксисе и т.д. Слова по составу придется разбирать не по требованию учительницы русского языка, а для дела. Следовательно, опыт, исследование становится богаче, интереснее, и исследователь, который составлял программу работы с текстом выиграл больше, чем тот, кто просто вручную считал слова.
Лучший способ чему-то хорошо научиться – научить этому другого. Составляя программу, человек учит компьютер выполнять интеллектуальную работу, учит думать. Можно предположить, что при этом он сам «обучается думанию», развивает интеллект, обогащает свой ментальный опыт, если воспользоваться термином, введенным М.А. Холодной в ее исследовании, посвященном психологии интеллекта*. В дальнейших рассуждениях будем опираться на идеи, высказанные в данной книге. В частности, вслед за М.А. Холодной зададимся вопросом, нужен ли для жизни человеку интеллект. Хорошо ли быть очень умным? И ответ не будет однозначным.
С одной стороны, безусловно, да.
Это нужно государству, ибо интеллектуально одаренные люди обеспечивают развитие наукоемкого производства, создают интеллектуальную собственность, которая становится ведущей формой собственности в современном мире.
Это нужно обществу, ибо интеллектуально развитый человек более успешно противостоит низменным инстинктам, агрессии, бездуховности.
Это нужно самому человеку, ибо интеллект обеспечивает самостоятельность мысли, позволяет противостоять внешним влияниям, гарантирует личную свободу и, в определенной мере, судьбу.
С другой стороны, вовсе нет.
Государству сложно осуществлять свои функции по организации жизни граждан, если граждане обладают большим интеллектуальным потенциалом и сами в состоянии организовать свою жизнь. Это предъявляет на порядок более высокие требования к уровню государственных управленческих решений. Врачи знают – чтобы лечить врача, нужен очень компетентный врач. Отсюда двойственное отношение к умному на всех уровнях руководства: вроде бы нужен. но потенциально опасен.
«С умным хлопотно, с дураком плохо.» Б.Ш. Окуджава.
На бытовом уровне все еще сложнее. Часто умный человек вызывает неприязнь, раздражение, порой даже тем, что в силу своей самодостаточности никак на эту неприязнь не реагирует.
И даже психологи, которые долгое время понимали интеллект как способность к решению специальных задач (интеллектуальных тестов IQ), в определенный момент поставили под сомнение само понятие интеллекта, ибо весьма часто оказывалось, что обладатели высокого IQ испытывают проблемы в обыденной жизни и даже профессиональной сфере, особенно, если она связана с творчеством.
Такое «легкомысленное» отношение к интеллекту со стороны науки, общества, человека чревато функциональной глупостью, которую М.А. Холодная определяет как рост в общей массе людей числа лиц со средним и низким уровнем интеллектуальных возможностей и которая имеет под собой большое количество как генетико-биологических, так и социально-экономических причин. Если не противостоять неблагоприятным факторам, ситуация может стать необратимой, и цена, которую заплатит общество, будет очень высока – страна может просто не вписаться в классификацию японских футурологов, которые выделили три группы стран, в зависимости от того, что они могут предложить на мировом рынке: I – идеи и технологии, II ‑ наукоемкую технику, III – машины, пищу, сырье. В какую группу попадет страна, которая сможет предложить только дешевую рабочую силу, к тому же, не обремененную интеллектом?
В ряду социально-экономических факторов, обуславливающих феномен функциональной глупости, для нас особую важность представляет снижение уровня образования, поскольку здесь есть реальная возможность существенно его нейтрализовать. Сейчас уже стало достаточно ясно, что российская (в прошлом, советская) система образования с ее приматом фундаментальных знаний и ставкой на способность к решению проблем в противовес знаниям «практически полезным» есть признанная в мире ценность, которую следует всемерно хранить, лелеять и беречь, осторожно избавляясь от некоторых явных недостатков: формализма, оценкомании, авторитаризма.
Если принять как руководство к действию кажущуюся парадоксальной идею, что жизнь страны определяют троечники, становится ясным, что необходимо всемерно поднимать планку среднего уровня развития, интеллектуального в том числе. Наши дети очень разные по своим интеллектуальным ресурсам, но они равны с позиции права на развитие интеллекта по максимуму этих возможностей.
Развитие интеллектуальных способностей в школе возможно и необходимо. С этой точки зрения следует посмотреть на преподавание информатики – поскольку ее изучение влияет на развитие ума, надо использовать этот ее образовательный потенциал.
Если человек интеллектуально воспитан, меняется характер его познавательного отношения к миру: то, как он воспринимает, понимает и объясняет происходящее. М.А. Холодная выделяет ряд показателей интеллектуальной зрелости личности. Рассмотрим, как обучение информатике, и в особенности, программированию, может воздействовать на эти показатели.
1. Широта умственного кругозора (в противовес «закапсюлированному сознанию»).
Здесь важен мировоззренческий аспект информатики – умение видеть общее в разнородном: например, единство процессов управления в системах различной природы, возможность использования одной и той же структуры данных для описания вроде бы несхожих объектов. Важно также умение видеть явления с неожиданной стороны: например, возможность использования отрицательных цифр в алфавите системы счисления.
2. Гибкость и многовариантность оценок происходящего (в противовес «черно-белому» сознанию).
Это качество в особенности и проявляется, и воспитывается в процессе разработки программ. Обучение программированию воспитывает готовность к поиску новых вариантов решения, пригодных в различных ситуациях, готовность к обмену идеями с другими учениками и учителем, к восприятию «чужого» решения. Важным в этом смысле является отношение к ошибке как к естественному этапу в процессе познания и, следовательно, готовность к ее поиску и исправлению. Своеобразным воспитывающим началом здесь выступает сам компьютер. С ним бесполезно спорить и кричать, что ты прав – программа просто не работает.
3. Готовность к принятию необычной, противоречивой информации (в противовес догматизму).
Поскольку компьютер обрабатывает данные по законам формальной логики, результаты работы программы в определенных условиях могут противоречить нашим обычным представлениям. Например, при сложении положительных чисел может получиться отрицательное число и т.п. Чаще всего, это происходит на границе диапазонов, определяемых типами данных. Опыт преодоления подобных трудностей приучает не только искать разумное объяснение необычным, на первый взгляд, явлениям, но и находить пути их применения в полезном для своих задач направлении.
4. Умение осмыслить происходящее одновременно с позиций прошлого (причин) и в терминах будущего (последствий) – в противовес склонности мыслить в категориях «здесь и теперь».
В программировании важнейшую роль играет умение просчитывать варианты, предвидеть последствия принятых решений, прогнозировать работу программы в различных ситуациях, тестировать программу, подбирая наборы данных, моделирующие возможное поведение пользователя и продумывая реакцию компьютера на все его непредвиденные действия. Этому можно учить детей, предлагая не только решение дидактических или даже эвристических задач, но разработку проектов «под ключ» с возможным использованием созданного продукта на практике, например, в преподавании других предметов.
5. Ориентация на выявление существенных, объективно-значимых аспектов происходящего (в противовес субъективированной. эгоцентрической познавательной позиции «мне это не надо»).
Ситуация «мне это не надо» довольно часто возникает на уроках информатики. Особенно, это относится к программированию и другим темам, сложным для понимания и не имеющим очевидного практического выхода. Укоренению подобного взгляда способствует малоразумный «интерфейсный» подход к изучению информационных технологий – вот оно, тожество практической пользы. Но на поверку и практической пользы оказывается немного. Интерфейс, технические приемы управления программным средством освоены, а задачу с его помощью решить не получается – нужен иной подход, теория, «ненужное» фундаментальное знание. В то же время, теория, преподнесенная, как знание, данное свыше, как правило, кажется ненужной, а вот самостоятельно добытая в процессе решения проблем и преодоления трудностей осознается глубоко, помнится долго и применяется всегда.
Иногда студенты жалуются, что они много времени уделили программированию, а текст набирать не научились, а вот для курсовой требуется… Помочь им увидеть целостную картину и правильно выбрать приоритеты можно вопросом, за какое, примерно, время они самостоятельно освоили текстовый редактор в объеме, достаточном для набора курсовой, и удалось ли бы им столь же самостоятельно освоить азы программирования, если бы вместо разработки программ, планирования и структурирования действий и данных, им долгое время преподавали тонкости компьютерной верстки тестовой информации, а в качестве курсовой предложили создать несложную обучающую программу по типу вопрос-ответ. Такая перспектива, обычно вызывает улыбки, показывающие, что студенты верно оценивают значимость фундаментального и прикладного знания и с интеллектом у них все в порядке.
В преподавании информатики, где велик соблазн изучать то, что требуется «здесь и сейчас», особенно важно соблюдать баланс, отдавая приоритет вечному перед сиюминутным, и постоянно объяснять, мотивировать, доказывать правильность этого выбора перед учениками.
6. Склонность мыслить в категориях вероятного «как если бы» (в противовес игнорированию невозможных событий).
С такими событиями ученики сталкиваются достаточно часто при разработке программ. Например, вполне возможно, что корень квадратный их четырех при вычислении не окажется равным двум. Нестандартный взгляд на вещи заметно помогает разработке программ. Например, строка трактуется как массив символьных переменных, но в то же время ее можно рассматривать как целостный объект и обрабатывать соответственно. Можно число превратить в строку и работать с ним как со строкой (учитывая, безусловно, все возможные последствия). Порой ученики придумывают столь интересные, нестандартные и эффективные решения, что учитель надолго задумывается над ними. Однако это происходит не очень часто, а чтобы произошло хотя бы когда-нибудь, учителю не следует с порога отвергать самостоятельное изобретение ученика, каким бы корявым оно ни выглядело. После двух десятков корявых решений может возникнуть изящнейшее в своей необычности.
7. Способность мысленно видеть отдельное явление в контексте его целостных связей с множеством других явлений (в противовес однолинейному взгляду на мир).
В основе любой интеллектуальной деятельности лежит принцип структурирования – он универсален. Именно его освоению, включению в состав ментального опыта в огромной степени способствует обучение структурному программированию. Именно такой подход позволяет сначала увидеть целое как совокупность связанных, достаточно крупных частей, затем подробнее рассмотреть, детализировать эти части, выделив в их составе, в свою очередь, некую сложную структуру, и так до полного решения задачи.
Изучение новых технологий программирования (объектно-ориентированное и визуальное программирование) позволяет детям научиться рассматривать объект во всем многообразии его связей и взаимодействий с окружающей средой.
На формирование данного качества ума влияет изучение информатики в целом, поскольку для этой дисциплины характерны очень мощные внутрипредметные связи, когда вновь изучаемое понятие не только опирается на ранее изученные, но, в то же время, позволяет взглянуть на них в новом ракурсе, добавить новые черты к их содержанию. Следует только учитывать это обстоятельство при выборе методики.

Обобщая сказанное можно сделать следующие выводы.
§ Изучение информатики дает понимание принципов работы с информацией, т.е. интеллектуальной работы, что стимулирует развитие ума.
§ Интеллект есть необходимое условие качественной жизни как личности, так и общества.
§ Работа с компьютером, особенно, обучение компьютера думать, т.е. программирование, служит развитию интеллекта, позволяет активизировать деятельность ученика, его самостоятельность в познании. приближает обучение к реальному познанию, способствует становлению интеллектуально зрелой личности.
* Проект федерального компонента государственного образовательного стандарта начального общего, основного общего и среднего (полного) образования. Образовательная область «Информатика». // Информатика и образование. - 1997. - № 1.
* Холодная М.А. Психология интеллекта. Парадоксы исследования. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Питер, 2002.

Свежие фильмы